全风化千枚岩复合改良土试验研究及路基沉降数值分析

为了充分利用江西北部地区广泛分布的千枚岩土和红黏土,设计红黏土掺和比(λ)分别为0,20%,40%,60%和100%,水泥掺量(ζ)分别为0,3%和5%的组合改良方案,开展水泥、红黏土复合改良千枚岩土的固结试验与直剪试验研究,并基于试验数据建立数值模型,分析压实路基的工后沉降。固结试验表明:复合改良土的压缩模量(Es)随λ的增大近似线性增大,ζ从0增长至3%时Es增长迅速,而ζ从3%增长至5%时Es增长幅度较小;当λ=40%时,水泥掺量范围为0~3%和3%~5%时,Es相对水泥掺量为0时分别增长了116.6%和4.6%,因此水泥建议掺量为3%。直剪试验表明:黏聚力(c)随着λ的增大而大幅增大,内摩擦角(φ)随着λ的增大呈现出先增大后减小的规律;水泥掺量增加对抗剪强度指标均有提高作用,但提高幅度远远小于红黏土的作用。水泥与红黏土改良千枚岩土对比表明:水泥对千枚岩土的Es增长效果优于红黏土,红黏土对千枚岩土抗剪强度指标的提高效果优于水泥。有限元分析表明:路基沉降量随λ的增大而减小,变化规律可以用二次函数表示;路基沉降在水泥掺量0~3%范围内降低显著,在水泥掺量3%~5%范围内降低幅度较小;当λ=60%时,水泥掺量范围为0~3%和3%~5%时,路基沉降量相对水泥掺量为0时分别降低了108.2%和4.8%。根据高速铁路设计规范的沉降控制要求,建议改良方案为红黏土掺和比40%~60%,水泥掺量为3%的组合,此时对应的工后沉降量分别为15.0 mm和13.4 mm。

明挖地铁隧道基坑围护桩优化方案分析

为了降低地铁围护结构的工程造价,以南昌艾溪湖地铁隧道为例,采用数值模拟结合现场测试的方法,从围护桩桩长、桩径和短桩配比等方面分析了地铁围护结构长短桩方案的可行性。研究结果表明:围护桩的水平位移随着其桩长和桩径的减小,以及短桩数量的增多而逐渐增大,但总体而言其变化幅度较小;优化方案的围护桩最大水平位移为4.59 mm;参数优化虽然会使原方案的弯矩和位移略有增大,但其仍在安全系数的变化范围内,且优化方案较原方案在经济性方面更有优势。根据数值分析结果,优化方案的参数建议设为:长桩桩长为16 m,桩径为0.8 m;短桩桩长为10 m,桩径为0.6 m;长短桩配比为一长三短。

红黏土、石灰复合改良千枚岩土胀缩特性研究

为降低千枚岩土的膨胀率和红黏土的收缩率,笔者提出了一种物理-化学联合改良千枚岩土的方法,设计红黏土质量掺和比为0、20%、40%、60%、80%和100%,石灰质量掺量为0、3%、5%和8%共计24种不同组合改良方案。通过全风化千枚岩复合改良土胀缩性试验,分析了复合改良土的胀缩特性,并从微观角度解释了红黏土、石灰复合改良千枚岩土胀缩特性的机理。试验发现自由膨胀率演化规律与无荷膨胀率相似,膨胀率随红黏土掺和比的增加而降低,随石灰掺量增加,膨胀率先快速下降后趋于稳定,得出石灰优化掺量为3%。掺入石灰后的膨胀力随红黏土掺和比先降低后增大,红黏土掺和比60%时达到最低。当石灰掺量>3%时,改良效果较石灰掺量3%时提升不显著。土样线缩率随红黏土掺和比的降低、石灰掺量的增加而减小,且石灰掺量>3%时降幅较小。综合收缩试验结果可知:千枚岩土降低红黏土收缩变形效果优于石灰;各石灰掺量下,缩限皆随红黏土掺和比的增加先降低后升高,在红黏土掺和比约40%时达到最低;综合胀缩试验结果,建议优化掺量为红黏土掺和比40%~60%、石灰掺量3%,此时自由膨胀率降低24%~26%,无荷膨胀率降低25.9%~27.0%,膨胀力降低639~593 kPa,线缩率降低0.7%~0.8%。

砂性土深基坑开挖与支护变形监测的数值分析

地铁车站深基坑开挖面大、变形控制等级高,而南昌又处在砂性土地区,土层黏聚力较小,与其他地区地质差异较大,基坑开挖与支护可借鉴的经验较少。因此,需要对其变形规律进行研究,为其他车站深基坑设计与施工提供一定的参考。本文以南昌轨道交通某深基坑工程为背景,通过现场实测并结合FLAC3D建立计算模型,对其开挖与支护进行了数值模拟分析,通过计算得出不同开挖阶段的地表沉降、围护桩和周围土壤分层水平位移、轴力的变化规律。研究结果表明:围护桩分层水平位移和轴力以及周围地表沉降直接反映了基坑变形特性,而钢支撑的施加则明显限制了基坑的变形。现场监测结果和数值模拟结果得到的规律基本一致。

既有铁路勘察评价与加固控制标准研究

研究目的:既有铁路经过多年运营后,需重新进行勘探评估,然后进行改造加固,以适应提速和电气化的需要。由于铁路规范缺乏数理统计方面的评价内容,对比了《建筑地基基础设计规范》和《公路工程质量检验评定标准》数理统计方法,并采用了填料分段、任务分段和强制分段三种方法对既有铁路进行了分段评估。研究结论:《公路工程质量检验评定标准》更适合既有铁路勘察指标的合理评价。以评价动态变形模量为例,结合铁路相关规范,提出了不需要加固改造段的动态变形模量最小值为40 MPa。分段法减小了加固长度,取得了较好的效果。根据数据统计与分段结果,Evd值与基床表层填料类型关系密切,A、B组填料在运营中难以保证较大的刚度,要获得较大的刚度,宜选用石灰改良土或水泥改良土。

CFG桩施工引起孔隙水压力变化特性试验研究

孔隙水压力变化规律是饱和粉土体宏观变形细观结构研究的基础。以阳光新城工程为例,采用现场试验方法对长螺旋CFG桩施工时的孔隙水压力(简称孔压)变化进行了监测,并根据监测结果对施工过程的孔隙水压力(简称孔压)变化进行了阶段划分。研究结果,长螺旋CFG桩施工过程中孔压变化规律与常规的剪切液化观点相悖,抽吸与窜孔对孔隙水压力变化影响显著,并解释了产生这种现象的原因。孔压极大值和极小值在一定范围内产生累加效应,表现为非对称性,而变化的幅度值呈近似对称性。根据幅度值大小确定了长螺旋CFG桩施工时的影响范围,其值与小孔扩张理论比较吻合。

孔隙水压力计埋设过程中的问题研究

孔隙水压力计在实际使用过程中,通常不能按照规范那样进行现场标定,现场常采用无套管钻孔埋设孔隙水压力计,从而可能会影响孔隙水压力计精度,且在实际使用过程中量程选择也是一个难题。针对这种情形,通过分析常压标定方式误差、量程选择问题及无套管埋设孔隙水压力计,得出采用的现场常压标定及无套管埋设是可行的。

某大桥水下筑岛深基坑钢板桩支护不对称体系研究

成都某大桥水下筑岛深基坑工程因河床面浅覆不均匀卵石层,钢板桩无法插打入卵石层而形成不对称支护体系,钢板桩围堰的受力变形规律不同于常规基坑,施工风险加大。结合FLAC2D数值模拟与监测数据、理论计算方法比较对该基坑的受力变形特点及安全稳定性进行分析研究。现场施工情况表明该施工方案安全可行。

挤密桩在红黏土地基中挤密效果影响因素试验研究

基于室内桩孔水泥土夯击试验,研究夯锤形状、夯锤落距和夯击次数对挤密力和压实系数的影响规律,建立拟合数学模型。研究结果表明:平底锤对桩底的挤密力最大,锥底锤对桩侧的挤密力最大。挤密力和桩体压实系数与夯击次数、夯锤落距之间存在对数函数相关性,用对数数学模型计算挤密力平均误差不超过7 k Pa,压实系数平均误差不超过2%;根据桩体压实系数的数学模型和挤密力随夯击次数的规律,以夯击能作为考量标准,提出最优夯击方案为锤底为锥形、30 cm落距和每层夯击30次。

小曲线半径盾构隧道上穿既有隧道影响分析

为研究新建盾构隧道上穿既有隧道时对下部隧道影响,以南昌某地铁出入线上穿既有盾构隧道工程为依托,结合小曲线半径隧道、盾构机超载等特殊工况,采用有限元进行模拟分析。研究结果表明:盾构机超载将导致既有隧道纵向呈凹槽型沉降变形,最大值约-9.7 mm,管片弯矩值较未开挖时增长34.3%;上部开挖卸载将导致既有隧道纵向呈隆起变形,最大值约8.7 mm,管片弯矩值较未开挖时略有减小;既有隧道在盾构机超载及开挖卸载两者耦合作用下,纵向变形呈"S"型曲线,最大隆起值与最大沉降值差值高达13.8 mm。针对上述分析,提出对既有隧道施加钢支撑环+拱顶注浆的加固措施,隧道最大变形值较未加固时减小44.8%,验证了该加固措施的有效性,对小曲线半径段施工控制重难点进行分析,并提出相应建议,以期为相关工程提供参考依据。

基于实验误差分析的土力学实验教学实践

误差分析是土力学实验的重要环节,以土力学土粒比重实验为例,论述了利用实验原理分析误差产生的来源。通过误差预判、过程控制、问题导引和误差设计等手段,减少了实验过程中的错误操作,加强了学生对实验原理与误差原因的理解,达到了培养学生思维能力和科学素养的目的。

微机自动控向垂钻系统中测斜技术研究

在微机自动控向垂钻系统中,钻孔的倾斜角测量是系统成败的关键因素。本文提出了利用重力加速度计测量钻孔倾斜角的方法,详细地介绍了重力加速度计的结构、原理,给出了测量倾斜角的数学模型,并导出倾斜角的计算公式。

CFG桩在饱和粉土施工中出现的主要问题分析与对策——以郑东新区为例

CFG(Cement Fly-ash Gravel)桩复合地基是近十几年来发展起来的新型桩复合地基。由于郑东新区特殊的工程地质条件,常常引起窜孔及周围建筑物开裂等施工事故,这严重制约了CFG桩复合地基在郑东新区的应用。在深入实地考察的基础上,对造成郑东新区CFG桩施工主要问题的原因进行了探讨,得出触变、抽吸、振动剪切液化、渗流作用是引起施工问题的主要原因。

千枚岩土掺入红黏土微观结构与压缩特性试验研究

千枚岩土和红黏土均为高液限土,不宜直接作为路基填料。为充分利用两种特殊土,通过在千枚岩土中掺入0、20%、40%、60%、80%、100%红黏土配制混合土,研究混合土的液塑限、微观结构与固结试验。试验结果表明:混合土的液限随掺合比的变化规律可以用三次函数表达,当掺合比为13%~52%时混合土的液限低于40%,填料为C组填料,符合该工程基床底层及以下层的应用标准。电镜试验结果表明,千枚岩土颗粒较均匀,红黏土颗粒较小且可以有效地嵌入千枚岩土空隙而改变原有的土的级配,因此混合土干密度较千枚岩土大。固结试验表明,混合土压缩系数随压实度的增加而减小,随红黏土掺合比呈二次函数减小,加入红黏土可以有效降低千枚岩土的压缩性。因此建议碾压方案为红黏土掺入50%,含水率为16%。

千枚岩土⁃红黏土混合土抗剪强度试验研究

江西省中北部地区分布着大量千枚岩土和红黏土,其中千枚岩土由于强度低不能满足强度要求常作弃方处理。研究首次提出了用红黏土胶结千枚岩土来提高强度的方法,并开展了千枚岩土-红黏土混合土浸水与未浸水抗剪强度试验。试验结果表明:浸水与未浸水状态下,当红黏土掺和比λ≤60%时,混合土样黏聚力c和内摩擦角φ均随掺合比的增大而显著增大;当λ>60%时,抗剪强度指标增长不明显甚至发生了降低;混合土浸水后,黏聚力和内摩擦角都有一定程度的下降。采用折减系数来描述抗剪强度降低幅度,含水量为14%时,黏聚力折减系数随红黏土掺和比的增长而增长,黏聚力折减系数最大为4.63;含水率为18%和22%时,变化规律不明显,可以取2.7作为保守黏聚力折减系数;混合土样内摩擦角折减系数变化范围为1.04~1.72,当红黏土掺合比为40%和60%时变化范围较小,可取最大值1.44作为掺和比40%~60%时的保守折减系数;基于强度与液塑限试验,提出红黏土掺合比的优选范围为40%~50%。

隧道爆破开挖对既有水工隧道变形的影响

以凤潭隧道为背景,基于有限元软件ABAQUS,从隧道监测点位移、振动速度的角度出发,进行邻近小净距隧道爆破开挖对既有水工隧道变形影响过程的三维数值分析。结果表明:左右导洞爆破相较于单导洞爆破对既有水工隧道衬砌拱顶的影响更大,爆破荷载峰值对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在较大影响;水工隧道正上方起爆所引起的衬砌拱顶位移更大,爆破导洞的位置对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在影响。

某在建地铁车站主体结构开裂原因分析及整治

针对某地铁车站施工过程中站厅层侧墙部位及顶板部分区域混凝土开裂的现象,结合具体施工状况进行定性分析,依次对混凝土材料及地下水因素进行排查;建立力学模型分析,并利用ABAQUS有限元软件对该车站受力情况进行分析,得到其主拉应力场,进而对裂缝发生的区域进行推测。结果表明:若回填过程中使用大型压路机直接压实,则会使得车站顶板最大拉应力增加近一倍,会加大混凝土开裂的可能性;土体弹性模量的增加,能够使车站顶板最大拉应力得到有效控制,因此基底土体的加固能有效防止地铁车站混凝土开裂;钢便桥范围对顶板最大拉应力影响不大,但会改变顶板受拉范围,因而应尽量铺设较小范围的钢便桥。此外,还对裂缝治理措施及其效果进行了介绍,可为其他类似工程提供借鉴。

水泥土挤密桩加固过渡段路基对平顺性影响研究

宁启铁路新丰河中桥过渡段路基承载力和Evd的检测表明,过渡段路基承载力严重不足,不能满足提速至200 km/h的要求。承载力不足引起过渡段路基出现道砟槽病害,路基表层动土压力峰值过大(达到196.03 k Pa),轨道整体刚度和挠度不在合理值范围等问题,表明过渡段存在较大不平顺。过渡段采用了水泥土挤密桩加固,加固后路基顶面各测点的动土压力平均降低24.2%,轨道整体刚度平均提高23.14%,挠度降低31.40%,说明水泥土挤密桩可以较有效减缓过渡段不平顺问题。

盾构模拟试验台电气控制系统设计

以模拟试验平台总体设计提出的监控要求为依据,根据试验所需的设备配置、盾构参数、控制要求和检测要求进行电气控制系统设计,采用成熟可靠、安全适用、操作方便、技术先进的设计原则,确保电气控制系统的可靠性和先进性,以满足模拟试验台对整个模拟盾构和辅助设备的控制要求。

回归分析在界限含水率试验数据处理中的应用

常用的界限含水率数据处理方法中,作图法不够精确,公式法仅能同时处理三组试验数据。针对以上特点,提出了线性回归计算界限含水率的优化算法。该算法可以充分利用平行试验的多组数据,使误差达到最小。重点阐述了用最小二乘法计算界限含水率的基本原理,给出了程序设计流程图,并用Visual Basic语言实现了这种算法,最后利用典型工程实例分析了该算法的优缺点。